KR100349908B1 - 각형 밀폐전지 - Google Patents

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Abstract

목적 : 케이스와 상기 케이스 내부의 정극 혹은 부극을 외부로 연결하는 인출 단자와의 사이에서 발생하는 전해액의 누출 및 밀폐성 저하를 방지할 수 있는 각형 밀폐전지를 제공한다.
구성 : 정극, 부극 및 전해액을 수납하는 캔(4)과 그 캔의 개구에 용접되는 캡 플레이트(6)로 구성된 케이스와, 상기 캡 플레이트를 관통하면서 절연체(10)(12)를 개재하여 결합되는 인출 단자(80)를 포함하고, 상기 인출단자는 헤드부(82)와 연결부(84)와 결합부(86) 그리고 상기 헤드부에서 돌출된 단부(88)를 포함하여 구성한다. 인출 단자는 정극 혹은 부극 중에서 한 전극에 연결하고, 상기 케이스는 나머지 한 전극과 전기적으로 연결한다.
효과 : 인출단자의 단부가 절연체를 압축하면서 실링성 및 밀폐성을 향상시키므로, 전해액의 누출을 방지하고 전지의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Description

각형 밀폐전지{Prismatic type sealed battery}
본 발명은 케이스와 그 케이스의 내부에서 외부로 연결되는 인출단자의 사이에서 밀폐성을 향상시키고, 전해액을 누출을 방지할 수 있도록 하는데 적합한 각형 밀폐전지에 관한 것이다.
밀폐전지는 재충전이 가능하고 소형 및 대용량화가 가능한 것으로, 대표적으로는 니켈수소(Ni-MH)전지와 리튬(Li)전지 및 리튬이온(Li-ion)전지가 사용되고 있으며, 외관상으로는 원통형과 각형 전지로 구분되고 있다.
도 4는 종래 공지된 각형 밀폐전지의 구성을 보여주고 있다.
도면에서와 같이 각형 밀폐전지는 정극과 부극의 사이에 세퍼레이터를 개재하여 함께 권취하므로 전극군(2)을 형성하고, 그 전극군(2)을 캔(4)의 내부에 삽입하며, 그 캔(4)의 상측 개구에 캡 플레이트(6)를 용접 결합하되, 캡 플레이트(6)를 관통하여 외부로 인출되는 인출단자(8)를 가스켓(10) 및 절연판(12)을 개재하여 결합 밀봉하고, 상기 인출단자(8)의 하부와 절연판(12)의 사이에 단자 플레이트(14)를 설치하여 이루어진다.
전극군(2) 중에서 부극은 도시 생략한 단자 탭을 이용하여 혹은 캔(4)과 직접 접촉됨에 의해 전기적으로 연결되고, 정극은 단자 탭(16)과 용접된 단자 플레이트(14)를 통하여 인출단자(8)에 접속된 후 외부로 연결되어진다.
여기서 상기 인출단자(8)는 캡 플레이트(6), 가스켓(10), 절연판(12) 및 단자 플레이트(14)를 물리적으로 체결함과 동시에, 전지 외부로 연결되는 전기적인 단자 역할을 겸한다. 이를 위하여 인출단자(8)는 캡 플레이트(6)의 위쪽으로부터 아래쪽으로 삽입되고 단자 플레이트(14)의 하부에 리벳팅 결합되어진다.
그러나 종래의 각형 밀폐전지에 의하면 인출단자(8)와 캡 플레이트(6)의 사이에서 밀폐성 불량이 발생하는 문제점이 있다. 이러한 밀폐성 불량은 인출단자(8)에 의한 결합력의 약화 및 저하에서 비롯되는데, 예를 들어 밀폐성을 보장하기 위해 인출단자(8)에 의한 가스켓(10)의 압축율은 30∼50%가 유지되어야 하지만, 전지의 경량화를 위해 상기 인출단자의 재질로 알루미늄을 사용하거나 인출단자의 헤드부를 장변 방향으로 길게 형성하여 접속성을 향상시킨 타원형으로 사용할 경우에는 인출단자의 결합력이 감소되어 밀폐성 불량을 초래하는 문제점이 있다.
또 상기와 같은 밀폐성 불량의 경우에는 전해액 누출이 발생하여 인체에 유해하고 전지 수명을 단축시키게 된다.
앞서 설명한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 인출단자의 결합 압력을 높일 수 있도록 하여, 그 인출단자와 케이스의 사이에서 발생하는 밀폐성 불량을 해소할 수 있도록 함에 그 목적을 두고 있다.
이를 위하여 본 발명에서는 정극, 부극 및 전해액으로 구성된 발전 요소를 수납하는 케이스와, 상기 발전 요소의 한 전극에 연결되고 상기 케이스를 관통하여 외부로 인출되며 절연체를 개재하여 결합되는 인출단자를 포함하며, 상기 인출단자는 헤드부와 연결부와 결합부 그리고 상기 헤드부에서 돌출된 단부를 포함하여 구성한 각형 밀폐전지를 제안한다.
여기서 인출단자는 발전 요소중의 한 전극에 연결되고, 상기 케이스는 각형캔과 그 캔의 상측 개구에 용접 결합되는 캡 플레이트로 되어 있다.
이러한 인출단자는 단부에 의한 절연체의 압축율을 10∼70%의 범위로 형성한다.
도 1은 본 발명에 의한 각형 밀폐전지의 분해 사시도.
도 2는 본 발명에 의한 각형 밀폐전지의 단면도.
도 3은 본 발명에 의한 인출단자의 결합전 상태도.
도 4는 종래 공지된 각형 밀폐전지를 도시한 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
4-캔 6-캡 플레이트
10-가스켓 12-절연판
20-발전요소 80-인출단자
82-헤드부 84-연결부
86-결합부 88-단부
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의거하여 설명한다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 각형 밀폐전지를 도시한 분해 사시도 및 단면도이다. 본 발명에서 밀폐전지는 리튬이온의 이동에 의해 충·방전이 이루어지는 리튬(이온)전지를 일 예로서 설명하며, 참고로 종래의 구성과 동일한 부분에 대하여는 동일 부호를 부여하고 있다.
도면에서 본 발명의 각형 밀폐전지는 외관상 캔(4)과 그 캔(4)의 상측 개구에 용접 결합되는 캡 플레이트(6)로 구성된 각형 케이스를 포함한다.
캔(4)은 내부에 정극, 부극, 그리고 정극과 부극을 절연하는 세퍼레이터 및 전해액을 포함하는 발전 요소(20)를 수납하고 있으며, 그 중에서 전해액은 캡 플레이트(6)의 결합 후 전해액 주입구(6a)를 통해 주입되고 별도의 플러그를 이용하여 상기 주입구(6a)를 막음에 의해 밀봉되어진다.
캡 플레이트(6)에는 중앙의 관통 구멍을 통하여 인출단자(80)가 삽입 결합되고, 상기 인출단자(80)는 캡 플레이트(6)의 사이에 가스켓(10) 및 절연판(12)을 포함하는 절연체를 개재하여 절연되고 결합 및 밀봉되어진다. 절연판(12)의 저면에는 전기적인 연결성을 고려하여 단자 플레이트(14)를 설치한다.
인출단자(80)는 원형, 타원형 혹은 직사각형 중에서 하나의 형태로 된 헤드부(82)와, 상기 헤드부(82)에서 연장된 연결부(84)로 구성되며, 상기 연결부(84)가 캡 플레이트(6)의 위쪽으로부터 아래쪽으로 삽입되고 단자 플레이트(14)의 하부에서 리벳팅되어 결합부(86)를 형성함에 의해 결합 밀봉되어지며, 캡 어셈블리를 구성하게 된다.
이때 본 발명의 인출단자(80)는 상기 헤드부(82)에서 돌출된 단부(88)를 포함하여 이루어지는바, 상기 단부(88)는 결합부(86)을 리벳팅할 때 절연체인 가스켓(10)의 일부분을 특히 압축하여 밀폐성을 향상시킨다. 보다 구체적으로 상기한 인출단자(80)의 단부(88)는 도 3에 도시한 결합전 상태에서 도 2와 같은 상태로 가스켓(10)의 일부분을 집중적으로 압축하면서 결합되어진다.
인출단자(80)의 단부(88)에 의해 압축되는 가스켓(10)의 압축율은 10∼70%의 범위로 형성한다. 가스켓(10)의 압축율은 인출단자(80)의 단부(88) 높이를 가변시킴에 따라 조정할 수 있다.
이에 따라 본 발명은 인출단자(80)의 헤드부(82)를 장변 방향으로 넓혀 타원형 및 직사각형으로 형성하여 접촉성을 향상시키면서도, 아울러 상기 단부(88)에 의한 가스켓(10)의 압축 및 집중된 결합 압력에 의해 밀폐성을 향상시킬 수 있다. 또한 인출단자(80)를 구조적으로 다소 약한 알루미늄을 사용하더라도 밀폐성을 유지할 수 있다.
인출단자(80)는 알루미늄뿐 아니라 구리, 황동 혹은 그들의 표면에 니켈을 도금하여 형성할 수 있으며, 발전 요소(20)의 정극에서 인출된 탭(16)과 용접되므로 정극 터미널로 사용되어진다. 또 상기한 케이스는 발전 요소(20)의 부극과 도시하지 않은 탭을 이용하여 혹은 직접 접촉에 의해 접속되므로 부극 터미널로 사용할 수 있다.
한편 본 발명에 의한 캡 플레이트(6)는 전지의 이상 작동이나 내압 상승에 대한 안전대책으로 안전변(6b)을 구비하고 있으며, 이것은 물리적인 방법으로 홈을 형성하거나 캡 플레이트(6) 자체에 구멍을 뚫고 그 구멍을 박판으로 막아 밀봉하여 상대적으로 취약하게 형성하므로 실현할 수 있다.
이상에서 설명한 실시예를 통하여 알 수 있는 바와 같이, 본 발명은 인출단자의 헤드부에 단부를 돌출 형성하여 가스켓의 일부분이 집중적으로 압축 및 가압되게 하므로, 그 인출단자와 캡 플레이트 사이의 밀폐성을 향상시키는 효과를 얻을 수 있으며, 그 결과 전해액의 누출을 방지하고 제품의 신뢰성을 향상시키며 전지의 수명을 연장시키는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (5)

  1. 발전 요소를 수납하여 밀봉되는 케이스와; 상기 발전 요소의 한 전극에 연결되고 상기 케이스를 관통하여 외부로 인출되며 절연체를 개재하여 결합되는 인출단자를 포함하며; 상기 인출단자는 헤드부와 연결부와 결합부, 그리고 상기 헤드부에서 돌출된 단부를 포함하여 구성된 것임을 특징으로 하는 각형 밀폐전지.
  2. 제 1 항에 있어서, 케이스는 각형 캔과, 그 캔의 개구에 용접 결합되는 캡 플레이트로 구성된 것임을 특징으로 하는 각형 밀폐전지.
  3. 제 1 항에 있어서, 인출단자의 헤드부는 원형, 타원형 및 직사각형 중에서 하나의 형태로 된 것임을 특징으로 하는 각형 밀폐전지.
  4. 제 1 항에 있어서, 단부에 의한 절연체의 압축율은 10∼70%인 것임을 특징으로 하는 각형 밀폐전지.
  5. 제 1 항에 있어서, 인출단자는 알루미늄으로 형성된 것임을 특징으로 하는 각형 밀폐전지.
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